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과학적재난안전관리

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Academic year: 2022

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“이 교재는 2015년도 정부(교육부)의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임”

* 본 연구의 내용은 연구팀의 의견이며, 교육부와 한국과학창의재단의 공식적인 견해와는 다를 수 있습니다.

교제 기획 및 개발팀

한혜숙 단국대학교

이승기 단국대학교

김태정 단국대학교

송인국 단국대학교

이재영 단국대학교

옥승현 봉담고등학교

황혜현 문경여자고등학교

김서영 부곡고등학교

유영리 봉담고등학교

삽화 및 편집팀

김성열 단국대학교

김보현 서울과학기술대학교

김영집 호서대학교

김정아 호서대학교

적용 및 자문협력진

이윤희 봉담고등학교

구서웅 봉담고등학교

박은성 문경여자고등학교 이주형 문경여자고등학교 조송이 문경여자고등학교

윤보람 부곡고등학교

조윤이 부곡고등학교

최계현 풍무고등학교

오우상 영생고등학교

최정태 단국대학교 사범대학부속고등학교

송인수 단원고등학교

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과학적

재난안전관리

학생용

학문분야 주제별 융합형 프로그램 개발

단국대학교 산학협력단 2016. 02. 29.

고등학교 차시대체형① 6차시

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(6)

Contents _

골든타임 내에 생존자의 위치를 파악하라!

보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라!

(7)
(8)

골든타임 내에

생존자의 위치를 파악하라!

건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 _ 가속도센서를 활용한 생존자 수색

6 차시

고등학교 차시대체형①

[ 학생용 ]

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고등학교 학생용

STEAM

건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 – 가속도센서를 활용한 생존자 수색

골든타임 내에 생존자의 위치를 파악하라!

학습목표

2009 개정교육과정

내용 목표

과정 목표

물리Ⅰ 미적분Ⅰ 정보

뉴턴 운동 법칙을 이해하고 적용할 수 있다.

정적분을 활용하여 속도와 거리에 대한 문제를 해결할 수 있다.

디지털/아날로그, 단방향/양방향 등 데이터 전송의 기본 원리 및 방식 과 실생활 속의 네트워크에 대해 설명할 수 있다.

뉴턴의 관성의 법칙을 통해 스마트폰에 내장된 가속도 센서의 원리를 파악할 수 있다.

정적분을 활용하여 가속도 측정 자료를 위치 정보로 변환하여 문제를 해결할 수 있다.

스마트폰 센서를 활용한 생명 활동 감지 어플리케이션을 창의적으로 설계할 수 있다.

건물 붕괴 재난 대응에 관한 다양한 활동을 경험하면서 창의성을 기르고, 미션 해결 을 통해 융합적 문제해결력을 기를 수 있다.

자신의 진로탐색을 위한 방법을 모색하고, 탐구해보면서 새로운 도전의식과 성취감 을 경험할 수 있다.

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건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 _ 4

프롤로그 ①

실내 위치 인식 기술

경제적 파급효과 큰 ‘실내 GPS 기술’

‘실내 위치확인(indoor positioning)’이라 불리는 실내 GPS 기술은 경제적인 효용가치 때문에 관심의 대상이 되 어 왔습니다.

넓은 공간을 가진 상점이나 쇼핑몰 내에서 사용자의 위치 를 확실하게 파악한다면 동선과 쇼핑 성향을 실시간으로 분석할 수 있게 됩니다. 맞춤식 광고나 즉석 할인쿠폰 제 공 등 다양한 서비스가 가능하다는 의미이죠.

구글은 ‘플로어 플랜(Floor Plan)’이라는 온라인 플랫폼 서비스를 통해 미국과 일본 등지의 실내 지도를 구축하기 시작했습니다. 무선랜을 통해 층 단위로 사용자 위치를 확인하는 관련기술도 상당수 확보한 것으로 알려졌습니 다.

애플도 최근 건물 내부의 보행자에 대한 위치추적 기술을 보유한 벤처기업 ‘와이파이 슬램(Wifi-SLAM)’을 2천만 달러에 인수했습니다. 건물 내 모바일 지도 서비스 경쟁 이 본격적으로 시작된 것입니다!

모션센서 활용해 실내 위치확인 기술 진일보

최근 거대 글로벌 기업이 아닌 무명의 벤처기업이 모션센 서 기술을 활용해 실내에서도 사람이나 물건의 위치를 정 확히 파악할 수 있는 신기술을 개발했습니다. 산업기술 전 문매체 테크놀러지리뷰(Technology Review)는 “호주의 GPS 전문기업인 내비센스(Navisens)가 모션센서(MEMS) 기반의 실내 위치추적 기술을 개발했다”고 최근 보도했습 니다. 특정한 무선 신호 없이도 쇼핑몰 속 소비자를 추적 하거나 불이 난 건물에서 소화기를 찾는 일이 가능하다는 것입니다.

핵심은 건물 내의 특정 인프라에 방해받지 않는 기술입니 다. 애셔드 도니키안(Ashod Donikian) 내비센스 CEO는

“모션센서 측정 시스템은 3가지 가속기와 3가지 자이로스 코프 등 여러 가지 센서로 구성되어 있다”며 “센서가 중력 과 각회전에 관한 정보를 수집하면 소형 컴퓨터가 계산 알 고리듬을 이용해 물체의 위치, 방향, 상태를 결정한다”고 설명했습니다.

야외에서 자신의 위치를 파악할 때 사용하는 위치확인시스템 즉, GPS(Global Positioning System)는 이제 필수품이 되었습니다. 그러나 높은 빌딩 등 구조물이 밀집한 거리나 실내에서는 제대로 작동되지 않는다는 단점을 가지고 있죠.

GPS와 위성 간에 주고받는 신호가 지붕이나 벽에 의해 방해를 받아 약화되거나 분산되기 때문입니다.

그런데 최근에는 실내에서도 위치정보를 정확하게 파악할 수 있는 기술이 속속 등장하고 있습니다. 무선랜(Wi-Fi), 초 광대역 통신(UWB), 근거리 무선통신(RFID) 등 무선 네트워크 시스템의 위치정보를 이용하는 것입니다.

모션센서로 위치정보를 파악하는 기술이 개발되었다.

ⓒNavisens

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프롤로그 ②

스마트폰의 센서

1980년대 이후 반도체와 컴퓨터의 발전으로 전자공학 분야가 급속하게 발달하였습니다. 이로 인해 여러 가지 센서 의 이용이 많아졌는데 최근 센서 기술이 비약적으로 발전하면서 소형화에 성공하여 작은 스마트폰 하나에 여러 종류의 센서를 탑재할 수 있는 수준까지 도달했습니다.

스마트폰의 전신으로 불리는 PDA(Personal Digital Assistant, 개인 정보 단말기)는 최초 시장 출시 당시 휴대용 컴퓨 터 단말기란 특징을 갖고 있었는데요, 그 후 PDA의 복합 컴퓨팅 기능을 휴대전화에 통합한 스마트폰의 등장은 PDA의 몰락을 초래하면서 새로운 모바일 세상을 이끌어 가고 있습니다.

스마트폰은 전용 운영체제와 별도의 데이터 및 프로그램 저장용 메모리를 갖고 있다는 점에서 일반 휴대전화와 구분 되며, 음성 통신 서비스를 위해 항상 네트워크에 연결된 상태라는 점에서 PDA와도 다른 특징을 지니고 있습니다. 소비 자는 스마트폰으로 일반 음성 통신뿐 아니라 전자우편, 모바일 웹 검색, 다양한 프로그램의 설치 및 실행 등이 가능하 며, 음악이나 동영상 등 멀티미디어 콘텐츠를 이용하는 것도 가능해졌습니다.

여기에 반도체 기술을 밑바탕으로 첨단 센서가 스마트폰에 장착되면서 모바일 혁명을 이끌고 있습니다. 처음에는 마 이크로폰과 소형 카메라가 탑재되었고, 그 후 터치스크린, 트랙패드, 광학패드 등의 입력 장치가 들어왔습니다. 또한 사 용자의 위치와 상태 정보를 제공하는 GPS 센서, 가속도 센서, 지자기 센서가 접목되었고, 자이로스코프 센서와 기압, 온도 센서까지 탑재되었습니다.

스마트폰은 올인원 디바이스(all in one device)로 휴대할 수 있는 컴퓨터, 개별적 디지털 기기(카메라, MP3, 녹음기 등)의 모음으로 변화했으며 현재는 센서 기술을 활용하여 헬스케어, 무인항법, 증강현실 등과 연계해 나가고 있습니다.

조만간 스마트폰에는 열ㆍ자외선 감지 센서와 방사능 센서, 유해물질 감지 센서 등 주변 환경을 인식하는 센서가 들어 가고 홍체 인식 등 생체 인식 기능이나 건강 진단 센서 등도 들어갈 것으로 예상됩니다.

이처럼 스마트폰의 다양한 센서를 응용할 수 있는 분야는 너무나 넓지만 이중 ‘건물 붕괴 재난 안전 관리’라는 주제로 한정하서 스마트폰의 센서와 그 기능을 어떻게 활용할 수 있는지에 대해 알아봅시다!

http://www.sciencetimes.co.kr/?p=113472&cat=135&post_type=news&paged=30 참고자료

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건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 _ 6

프롤로그 ③

가속도 센서의 원리

가속도 센서는 쇠구슬에 스프링을 연결한 것과 같은 구조를 가지고 있습니다. 스프링의 한쪽 끝에 쇠구슬을 연결하고 반대쪽 끝을 손으로 잡아당기면 쇠구슬이 스프링에 따라서 움직일 텐데요. 뉴턴의 관성의 법칙에 따르면 ‘정지해 있는 물체는 계속 정지해 있도록 만들고 움직이던 물체는 계속 움직이게 만드는 힘’이 있다고 합니다. 그래서 스프링의 한쪽 끝을 잡아끌면 쇠구슬은 가만히 있으려는 힘 때문에 스프링만 먼저 늘어나고 잠시 뒤에 쇠구슬이 따라오는 현상을 볼 수 있죠.

그런데 스프링이 늘어나는 양은 상태에 따라 달라질 수 있는데요. 가령 스프링을 빨리 잡아당기면 정지해 있으려는 쇠구슬 때문에 그만큼 많이 늘어나게 됩니다. 반대로 스프링을 천천히 잡아당기면 조금만 늘어난 상태를 가지게 되죠.

이러한 현상은 스프링을 잡아당기는 속도에 비례한다고 볼 수 있는데요. 결과만 놓고 보자면, 속도가 빨리 변하면 스프 링이 많이 늘어나게 되고 속도의 변화가 적으면 스프링이 적게 늘어나게 됩니다. 그래서 스프링이 늘어나는 양은 속도 가 변하는 양 즉, 가속도에 의해서 결정된다고 보는 것입니다.

이 원리를 이용하여 가속도를 측정하는 칩을 만들면, 가속도센서라고 부르는 칩이 됩니다. 센서라는 것은 데이터를 측정할 수 있는 부품을 의미하는데요. 그래서 가속도센서라고 하면 속도가 변하는 양 즉, 가속도를 측정하는 센서칩입 니다.

요즘 나오는 가속도센서들은 앞서 언급한 예와 같이 한쪽 방향만 측정하지 않습니다. 보통은 3차원으로 즉, X Y Z 측 면으로 모두 스프링이 연결된 것과 같이 세 방향을 모두 측정할 수 있는데요. 그 결과 프로세서는 가속도센서가 어느 방 향으로 얼마나 움직였는지 입체적으로 판단할 수 있습니다.

Bill Hammack 교수 영상

https://www.youtube.com/watch?v=KZVgKu6v808 가속도 센서는 스프링이 달려있는 쇠구슬과 같은 구조를 가지고 있 으며 스프링이 늘어난 길이만큼을 데이터로 인식합니다.

출 처

프로세서가 가속도 센서로부터 데이터를 얻으면 움직이는 방향과 움직이는 양을 얻을 수 있기 때문 에 사용자가 어떤 동작을 하고 있는지 알 수 있습니 다.

예를 들어, 밴드형 웨어러블 디바이스의 가속도 센 서는 사용자가 걸을 때는 움직이는 속도가 적으므로 가속도의 값 또한 적을 것입니다. 반면에 사용자가 뛰게 되면 속도가 증가하므로 가속도의 값 또한 커 지게 되겠죠. 이 데이터를 프로세서가 인식할 수 있 다면 현재 사용자가 걷고 있는지 뛰고 있는지 알 수 있는 것입니다.

이는 실제의 데이터를 측정해서 확인해보면서 이 야기하면 이해가 쉬울 것으로 생각되는데요. 쉽게 이해할 수 있도록 실제 센서를 손목에 차고 걸을 때 와 뛰어갈 때의 데이터를 측정해봤습니다.

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먼저 걷는 상태를 측정해 봤는데요. 걷는 사람의 모습을 제삼자의 입장에서 살펴보면, 다리는 일정한 간격의 보폭을 유지하면서 앞으로 나아가는 것처럼 보일 것입니다. 그리고 팔은 앞뒤로 조금 흔들게 되겠죠. 이때 손목에 차고 있는 센 서의 입장에서 살펴보면, X Y Z의 방향이 각각 달라서 센서의 데이터도 방향에 따라 달라질 것임을 예상할 수 있는데 요.

도표를 보면, 걸으면서 센서의 X Y Z 데이터들을 측정해봤을 때, 제일 아래의 X는 크게 변하지 않는 것을 볼 수 있습 니다. 그 이유는 팔의 움직임으로 생각해보면 쉽게 알 수 있는데요. 팔은 앞뒤로는 많이 움직이지만 좌우로는 크게 움직 이지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 그 결과 X의 데이터가 크게 움직이지 않는 것입니다. 반면에 나머지 Y와 Z의 데이 터는 많이 움직이는 것을 볼 수 있으며 이 데이터로부터 걸어갈 때 팔이 앞뒤로 많이 움직인다는 것을 알 수 있습니다.

이번엔 달리기를 측정한 데이터인데요. 달리기는 걷는 것보다는 팔을 빨리 움직이게 되고 많은 움직임을 보입니다.

그래서 그래프가 걷는 것에 비해 활발히 움직이는데요. 이러한 데이터들을 분석하면 몇 걸음을 걷고 있는지 얼마나 빨 리 걷는지 등을 알 수 있기 때문에 칼로리 계산도 가능합니다.

걷고 있을 때 센서의 데이터이며 한 걸음을 내딛을 때마다 봉우리와 같은 데이터가 만들어집니다.

<미래를 바꿀 IT 과학이야기>

– 이재영 (로드북)

내용 출처

(14)

다음 문제를 해결해보세요.

문제 ②

건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 _ 8

프롤로그 ④

Flipped Learning (거꾸로 학습)

Flipped learning은 이전의 교실에서 이루어졌던 수업 학습 활동을 교실 수업과 수업 전 학습 활동으로 나누어 교실 수업의 공간적, 시간적 제한을 뛰어넘어 학습의 효과를 최대화하는 교수-학습 방법입니다. 거꾸로 수업은 이전에 이루 어지던 학생들이 교실에서 수업에 참여하고 집에서 숙제를 수행하는 학습과정의 순서와 학습내용을 바꾸는 것입니다.

즉 교실 수업에 이루어지던 학습내용을 집에서 학습하고, 집에서 했던 숙제를 교실 수업 시간에 하는 것입니다. 교실 수 업 전 학습 활동은 인터넷, 스마트폰 등의 다양한 스마트 매체를 통하여 제공됩니다.

이때 수업에서 교사의 역할은 지식을 전달하는 것이 아니라 학생들을 도와주는 것입니다. Flipped learning에서는 교실 수업의 100% 시간을 온전히 학생들과의 상호작용에 사용하며 학습의 목적을 수업에서 학생 중심의 자기 주도적 학습을 실현하는 것에 두고 있다고 할 수 있습니다. Flipped learning을 통해 학습자는 자신에게 필요한 맞춤형 교육을 받을 수 있고 교사는 단순한 지식을 반복 전달하는 것이 아니라 진정한 학습 코치가 되어 학생들에게 더 긴밀하고 적절 한 도움을 줄 수 있습니다.

다음 빈 칸을 채워 보세요.

뉴턴의 관성의 법칙

가속도와 속도의 관계 속도와 거리의 관계

문제 ①

- 수업 전 교사가 미리 제공한 동영상을 통해 학습한 내용을 간단히 정리해 보자.

원점에서 출발하여 수직선 위를 움직이는 점 P의 시각 t에서의 속도 v(t) 의 그래프가 오른쪽 그림과 같을 때, 다음을 구하여라.

(단, 0≤t≤6 )

1) 점 P 의 시각 t=5 에서의 위치 10

2) 시각 t=3에서 t=6까지 점 P가 움직인 거리 7.5

https://youtu.be/QpDgWTOk6wQ 미적분과통계기본 _ 우정호(두산동아) 영상자료

문제출처

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웹툰을 즐겨 보는 나는 <삼풍>이라는 제목의 웹툰을 접한 이후로 마음 한구석에 자리 잡은 무거운 느낌을 지울 수가 없다. 어느 날 한순간에 붕괴된 도시 한복판의 대형 백화점, 무너진 건물 아래 깔려 생사의 기로에 선 수많은 사람들과 아수라장이 된 사고 현장에 달려가 목 놓아 이름을 부르짖는 그들의 가족들. 분노와 슬픈 마음이 일어 사고와 관련된 여러 기사들을 찾아보던 중 놀라운 사실을 알아냈다.

붕괴 사고 이후 17일 만에 극적으로 구출된 마지막 생존자가 하마터면 잔해를 치우는 과정에서 2차 붕괴로 인 해 목숨을 잃을 뻔했다는 것이다. 무너진 건물 사이로 새어나오는 불을 진압하기 위해 뿌려진 물 때문에 지하에 매몰된 생존자가 익사하는 안타까운 일도 있었다. ‘과연 생존자가 있다는 사실을 알았더라면, 어디에 있는지 알 았더라면…’ 보다 많은 사람들을 구조할 수 없었던 당시의 상황이 안타깝게 느껴졌다. 만약 지금의 나라면 단 한 명이라도 더 찾을 수 있지 않았을까?

언제 다시 발생할지 모르는 건물 붕괴 재난에서 생존자들을 수색하고 찾아내 많은 사람들을 구조해내는 방법 을 찾고야 말겠어!

웹툰 [삼풍]

http://webtoon.

daum.net/webtoon/

view/sampung

생각 열기

1

2

1.그림출처

2.사진출처 MBC

https://www.youtube.

com/watch?v=R_

SJMqOPl_0

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건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 _ 10

어떤 연구기관의 조사에 따르면 지난 해 11월 현재 우리나라의 스마트폰 이용자 수는 4천 38만명에 달한다 고 합니다. 전체 인구 4천 900만명 중 83%가 스마트폰을 사용한다는 것인데, 이 수치는 전 세계 4위에 해당 하는 것입니다. 전 국민이 사용한다고 해도 무방할 스마트폰! 이 스마트폰이 스마트할 수 있는 이유는 내장된 다양한 센서들 덕분입니다. 스마트폰에 탑재된 각종 센서를 조사해보고 건물 붕괴 재난 현장에 적용할 수 있 는 방법에 대해 조사해보세요.

보드나라

http://file.bodnara.co.kr/logo/insidelogo.

php?image=%2Fhttp%3A%2F%2Ffile.bodnara.co.kr%2 Fwebedit%2Fhardward%2Fsmartphone%2Fsmartphone_

sensors%2Fsmartphone_sensor_13.jpg

생각 펼치기

문제 상황 분석하기

스마트폰에 내장된 센서 알아보기 (모둠) 활동 ①

활동 ②

위의 문제 상황을 한 줄로 간단히 정리해보세요.

자신이 건물 붕괴 재난 현장에서 생존자들을 수색하는 대원이 되었다고 가정했을 때, 어떤 방 법을 사용하는 것이 가장 안전하고 신속할지 자신의 경험 또는 언론매체를 통해 들은 이야기를 바탕으로 자유롭게 기술해 보세요.

에서 언급한 방법을 평소에 우리가 쉽게 접할 수 있는 물건 또는 기기와 연관 지어 생각해봅 시다. 어떻게 활용할 수 있을까요?

1

2

2 3

그림출처

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1

스마트폰에 내장된 센서의 종류와 기능, 활용에 대해 조사하여 친구들에게 소개해보세요.

이미지 센서, 조도 센서, 터치 센서, 지문인식 센서, 근접 센서, GPS 센서, 지자기 센서, 중력센서, 가속도 센서, 자이로 센서 등

센서의 종류

이미지 센서 조도 센서 터치 센서 지문인식 센서

근접 센서

지자기 센서 중력 센서

가속도 센서

자이로 센서 GPS 센서

기 능 활 용

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건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 _ 12

2

3

에서 조사한 센서들 중 건물 붕괴 재난 현장에서 활용될 만한 센서를 3가지 고르고, 센서의 원리와 선정한 이유를 설명해보세요.

붕괴된 건물 잔해에 매몰된 사람이 스마트폰을 가지고 있었고, 매몰되기 직전까지의 센서 기록을 알 수 있다고 가정할 때, 이 기록들을 이용해서 사람들의 위치를 찾아낼 방법을 강구하여 발표해보세요.

센서의 종류 센서 원리 / 건물 붕괴 재난 현장에 적합하다고 생각하는 이유

1

방법 1

방법 2

보드나라

http://file.bodnara.co.kr/logo/insidelogo.

php?image=%2Fhttp%3A%2F%2Ffile.bodnara.

co.kr%2Fwebedit%2Fhardward%2Fsmartph one%2Fsmartphone_sensors%2Fsmartphone_

sensor_15.jpg 그림출처

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생각 다지기

매몰된 사람들의 위치를 파악하라! (모둠) 활동 ③

우리는 Flipped Learning을 통해 가속도로부터 속도와 위치를 알아낼 수 있음을 배웠습니다. 실제로 건물 이 붕괴되었을 때, 실종자의 스마트폰에서 측정된 가속도 기록을 조사하면 그의 위치를 파악해낼 수 있는 것입니다. 가속도 측정 어플을 활용하여 상대 모둠의 최종 위치를 찾아내는 게임을 해보세요!

게임방법

가속도 데이터 기록 / 사전 활동

가속도 센서가 내장된 스마트폰을 준비한다.

앱(App) 장터에서 “G-Sensor Logger” 어플을 다운로드 받아 설치한다.

좌측 하단의 설정 버튼을 누르고 그림과 같이 Filter Type을 Moving Average(MA)로, Filter Size는 4로 설정하고, Y 박스 에만 체크한다.

앱을 실행시킨 스마트폰을 카트나 수레에 단단히 고정하고,

“Start” 버튼을 누른 뒤 일직선상에서 10초간 앞으로 운동한다.

10초 후에 “Stop” → “Save session” → “CSV (Excel)” 체크

→ “OK” 클릭 → 하단 File name 에 ‘모둠 이름’이 입력한 후 Save” 클릭 → “OK” 클릭 → 하단 중앙 공유 버튼 클릭 → ‘모 둠 이름’ 파일 클릭 후 “Open” 버튼 클릭 → 이메일로 전송 시작 위치와 최종 위치간 거리의 차이를 측정하고 이 값을 교사 에게 알린다. 계산 결과와 자료 간 오차가 가장 적은 한 모둠의 자료를 본 게임에 사용한다.

1 2 3

4

5

6

(20)

건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 _ 14

모든 위치 정보를 파악할 때까지 걸린 시간과 위치의 정확도를 점수로 환산해 가장 높은 점수를 획득한 모둠을 선정한다.

게임에서 승리한 모둠과 가장 저조한 점수를 획득한 모둠이 몇 초 단위로 데이터를 분석했는지, 계산이나 그래프 변환과 같은 역할을 어떻게 분담했는지, 오차를 줄이기 위해 어떤 노력을 하며 게임을 풀어나갔는지 등을 발표해보세요.

가속도 데이터 분석 / 본 활동

가속도 데이터 분석 / 본 활동

우승 모둠 선정

발 표

교사로부터 CSV 파일과 초기 위치 정보를 받은 후 분석을 시작한다.

데이터가 방대하므로 시간(Time (s))을 0.1초, 0.5 초, 혹은 1초 단위로 잘라 요약한다.

해당 데이터를 시간–가속도 그래프로 변환시켜 속도에 관한 데이터를 얻는다.

③에서 얻어낸 속도 데이터를 이용하여 최종 위치 를 파악한다.

①~④의 과정을 반복하여 다른 모둠의 최종 위치 를 모두 알아낸다.

1 2

3

4

5

점수 측정법

가장 적은 시간에 분석을 마친 모둠에 5점을 부여한다. 그 다음부터는 4점, 3점 순으로 점수를 부여 한다. 가장 정확한 위치를 구한 모둠에 7점을, 그 다음 모둠부터는 6점, 5점 순으로 점수를 부여한 다. 시간 점수와 정확도 점수를 합산한 점수를 모둠의 최종 점수로 기록한다.

1

2

게임을 하면서 느낀 점을 써보세요.

실제로 매몰된 사람들을 찾기 위해서 오차를 더욱 줄여야 할 것입니다.

정확도를 더욱 높이기 위해서 어떤 부분에 신경을 써야 할지 토론해보세요.

(21)

생각 되돌리기

생명 활동 감지 어플리케이션을 구상해보자! (모둠)

1.미션 파악하기

2. 아이디어 선정하기 활동 ④

지금까지 붕괴된 건물 아래 매몰된 사람들의 위치를 알아내는 방법에 대하여 고민했습니다. 이제부터는 조금이라도 빨리 그들의 생존 여부를 파악해야 합니다. 살아 있는 사람들, 그 중에서도 치료가 빨리 필요한 이들부터 먼저 구조해야하기 때문 입니다. 어떻게 하면 매몰된 사람들의 생사 여부를 판단할 수 있을까요?

스마트폰에 내장된 센서들을 활용하여 생명 활동을 감지할 수 있는 어플리케이션을 설계해보세요!

스마트폰에 내장된 다양한 센서들을 활용하여 생명 활동 여부 파악에 도움이 되는 어플에 대한 설계 아이 디어를 제시해 보세요. 미션의 세부 사항은 다음과 같습니다.

해결해야 할 문제가 무엇인지 명확하게 파악한 후 주어진 조건과 상황을 고려하여 가장 적절한 해결 방 법을 찾습니다. 이때 자신의 생각만을 고집하지 말고 여러 사람의 생각을 모아 힘을 합치면 더 좋은 결 과를 만들어 낼 수 있습니다.

아이디어 산출 준비 단계에서는 아이디어 산출을 시작하기 전에 주어진 미션 해결에 필요한 지식을 정 리하고, 선행 학습에서 배운 내용을 점검해 봅니다. 또한 미션 수행에 필요한 상황과 제공되는 조건들을 꼼꼼히 나열하고, 체크해 봅시다.

팀원 각자의 아이디어를 공유한 다음, 미션을 해결하기 위한 가장 좋은 방법을 결정합니다. 이 단계에서 는 실행 가능성과 가치, 파급 효과 등을 아이디어의 선정 기준으로 활용하도록 합니다.

생명 활동 감지에 도움이 되는 앱 설계하기

아이디어를 선정할 때 다음의 기준을 고려합니다.

• 스마트폰에 탑재된 센서의 기능을 활용해야 한다.

• 기존의 어플과 구분되는 참신한 기능이 포함되어야 한다.

• 최종 설계된 어플은 아이디어 제안서에 작성하여 제출한다.

• 아이디어 제안서의 형식은 자유지만, 보는 사람이 편의성을 고려해야 한다.

해결 과제의 목표와 관련이 있는가?

아이디어가 창의적인가?

주어진 시간에 해결할 수 있는가?

아이디어가 실현 가능성이 있는가?

아이디어 제안서 작성에 참고할 수 있는 관련 자료가 있는가?

1

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3

(22)

건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 _ 16

3. 아이디어 정리하기

아이디어를 개략적으로 정리해보세요.

어플에 활용되는 스마트폰 센서의

종류와 기능

어플의 참신성

어플의 편리성

어플의 응용 가능성

(23)

활동지 4. 아이디어 제안서 작성하기

토의를 통해 얻은 아이디어를 제안서로 작성해보세요. (주어진 양식은 자유롭게 변경 가능함)

아이디어 제안서

실내 위치 모둠명 인식 기술

제 목

기능 및 활용 요약

이용 설명서 (그림 포함)

기존 어플과의

차별성

(24)

건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 _ 18

활동지 5. 아이디어 제안서 평가하기(모둠별 평가)

제목 : 모둠명 : 평가

학생 단계

상황분석

구상

제작

목표달성

문제 상황에 대한 해결과제가

타당한가?

프로젝트 계획서의 내용이

충실한가?

구상한 아이디어 가 창의적이며 실현 가능한가?

구성원 사이에 역 할 분담이 제대로

이루어졌는가?

아이디어 제안서 가 상세하고, 이해 하기 쉬운가?

결과물이 미션의 목표를 잘 달성하

였는가?

평가항목 평가기준 교사

A 문제 상황에 대한 해결 과제가 매우 타당하다.

B 문제 상황에 대한 해결 과제가 어느 정도 타당하다.

C 문제 상황에 대한 해결 과제의 타당성이 부족하다.

A 프로젝트 계획서의 내용이 매우 충실하다.

B 프로젝트 계획서의 내용이 보통이다.

C 프로젝트 계획서의 내용이 부실하다.

A 창의적이며 실현가능하다.

B 창의적인 면은 부족하나 실현 가능성이 있다.

C 창의적인 면이 부족하고 실현 가능성이 낮다.

A 역할 분담이 매우 잘 이루어졌다.

B 역할 분담이 어느 정도 이루어졌다.

C 역할 분담이 원활하게 이루어지지 않았다.

A 아이디어가 구체적이고 이해하기 쉽다.

B 아이디어가 약간 추상적이며 어느 정도 이해 가능하다.

C

아이디어가 구체성이 부족하며, 이해하기 어렵다.

A 아이디어가 구체적이고 이해하기 쉽다.

B 아이디어가 약간 추상적이며 어느 정도 이해 가능하다.

C

아이디어가 구체성이 부족하며, 이해하기 어렵다.

(25)

평가

자기 평가와 동료 평가

활동의 전 과정에 걸쳐 체크리스트로 평가합니다.

( )평가대상

평가대상 평가항목

문제상황분석하기

스마트폰에 내장된 센서 알아보기 매몰된 사람 들의 위치를

파악하자!

실내위치인 식 어플리케 이션을 구상

해보자!

매몰된 사람 들의 생존 여 부를 파악하

라!

정의적 태도

총 합 ( )점 문제 상황을 올바르게 파악하여 정리하였는가?

스마트폰에 내장된 센서의 기능과 활용, 원리를 바르게 찾아 정리하였는가?

가속도 측정 어플을 통해 기록한 가속도 정보로 위치 정보를 얻어냈는가?

실내위치인식 어플리케이션 제작 아이디어를 개발 제한점에 적합하도록 개발하였는가?

아이디어 제안서에 아이디어를 효과적으로 표현하였는가?

실종자의 생존여부를 파악하는 방법이 적절하였는가?

첨단 기술 활용 방법이 적합하였는가?

모든 활동에서 모둠원들을 배려하며 협업을 잘 진행하는가?

모든 활동에서 다른 학생에 대한 발표를 경청하고, 질문을 하 면서 적극적으로 수업에 임하였는가?

위치 정보의 오차를 줄이기 위한 방안이 적절하였는가?

우수3 2

보통 1

미흡

교사는 모둠별로(또는 개별 학생의) 학습 활동 전반에 대한 평가를 실시합니다.

학생들은 모둠별로 다른 모둠의 활동을 평가하도록 한 후, 평가 점수를 모둠원별로 기록하도록 합니다.

학생 스스로 자신의 학습 활동 전반에 대한 평가를 실시하도록 한 후, 평가 결과를 기록하도록 합니다 교사평가

동료평가 자기평가

보 상

교사와 학생들의 평가 점수를 합산하여 상위 팀(또는 개인)을 선정 한 후 상장 또는 상품이 제공됩니다.

(26)

건물 붕괴 재난에 대한 구조 활동 _ 20

진로탐색을 위한 직업소개

응급구조사

필요한 적성과 능력은?

앞으로 직업 전망은 어떤가요?

응급구조사가 되려면?

응급구조사는 상담이나 구조 업무를 수행하며, 법령에 정해진 범위 내에서 현장의 응급 처치, 환자의 이송 그리고 의료 기관 안에서 응급 처치를 합니다. 응급 환자의 신고 접수를 받으면 구급차를 이용하여 신속하게 현장에 출동하여 환자의 상태를 자세하게 측정파악한 후 필요한 응급처치를 합니다.

응급 처치가 끝난 후 응급 의료 시설로 환자를 이송하고 응급처치 상황과 부상자의 처치 내용을 기록하여 응 급 센터나 담당의사에게 서면이나 구두로 보고합니다. 응급 상황에 대비하여 평소 차량과 장비의 안전 점검 을 실시하며, 환자의 응급 처치에 사용되는 의료용품을 점검 하여 교체하거나 보충합니다.

응급구조사는 항상 긴급한 상황에서 응급처치 업무를 수행하므로 순간적인 판단력 및 순발력이 필요하며, 모든 상황을 침착하게 대처할 수 있는 문제해결능력이 요구됩니다. 환자의 생명을 다루는 직업으로 봉사정 신과 소명의식이 필요하고, 급박한 상황에서 업무를 수행하므로 침착하게 대처할 수 있는 능력이 요구됩니 다. 사회형과 현실형의 흥미를 가진 사람에게 적합하며, 스트레스 감내, 남에 대한 배려, 적응력, 자기통제 능 력 등의 성격을 가진 사람들에게 유리합니다.

안전사고 및 산업재해가 늘어나고, 주5일 근무의 확대 실시로 여가 활동 중 다양한 사건사고들이 증가함에 따라 응급구조사에 대한 수요가 늘어나 응급구조사에 대한 일자리전망 점수가 평균보다 높게 나타났습니다.

응급환자를 이송하는 등의 육체적 스트레스 수준이 높기 때문에 근무여건 영역의 점수가 낮게 나타났지만, 응급처치 및 의료에 대한 높은 수준의 전문지식을 갖추고 있어야 하며 사회적 평판이 높고 업무를 통해 공공 의 안전에 기여할 수 있는 사회봉사 수준이 높기 때문에 직업전문성 영역의 점수가 높게 나타났습니다.

응급구조사가 되기 위해서는 전문대학 및 대학교에서 응급구조학을 전공하는 것이 유리합니다. 서울시소 방학교, 중앙소방학교, 경기도소방학교, 국군군의학교, 교육양성기관에서 응급구조사가 되기 위한 직업훈련 을 받을 수 있습니다. 응급구조사가 되려면 응급구조학과를 졸업하고 응급구조사(1·2급) 국가시험에 합격한 후 보건복지부장관으로부터 면허를 발급받아야 합니다.

Q

Q Q

(27)

보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라!

6 차시

고등학교 차시대체형①

[ 학생용 ]

(28)

보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라! _ 22

고등학교 학생용

STEAM 보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라!

학습목표

2009 개정교육과정

내용 목표

과정 목표

미적분Ⅰ 물리Ⅰ 음악과생활

연속함수의 성질을 이해하고, 이를 활용할 수 있다.

전기장 내에 놓여 있는 도체에는 정전기 유도 현상이 발생함을 이해한다.

디지털 매체의 종류를 알고 이를 활용하여 음악을 만든다.

미세먼지에 관한 대기환경기준을 몇 차례 넘나들었는지 조사하며 사이값 정리를 유 도할 수 있다.

정전기 유도와 유전분극 현상을 이용하여 미세먼지를 제거하는 원리를 파악할 수 있다.

미세먼지 등급에 따른 행동요령과 각종 활동을 통해 파악한 수학·과학적 개념을 주제로 한 음악을 만들 수 있다.

미세먼지 재난 대응에 관한 다양한 활동을 경험하면서 창의성을 기르고, 미션 해결 을 통해 융합적 문제해결력을 기를 수 있다.

자신의 진로탐색을 위한 방법을 모색하고, 탐구해보면서 새로운 도전의식과 성취감 을 경험할 수 있다.

(29)

프롤로그 ①

인공 강우 기술

인체에 크게 해를 끼치는 미세먼지는 물방울에 잘 흡착될 수 있다. 이 때문에 비가 내리면 대기 중 미세먼지의 농도 수치가 많이 떨어진다. 불균형한 구조 때문에 물 분자는 극성을 가지는데, 금속 성분으로 이뤄진 미세먼지의 정전기유 도 현상과 그 외의 성분으로 이뤄진 미세먼지의 유전분극 현상을 일으킨다. 이 때 물방울과 미세먼지 사이에는 척력보 다 인력이 크게 작용하는데, 이러한 정전기적 현상으로 인해 물방울이 미세먼지를 흡착시킬 수 있는 것이다. 이러한 원 리를 대규모로 활용하는 것이 바로 인공 강우 기술이다.

그러나 웨이보(중국판 트위터) 등 중국 인터넷에는 '올림 픽 블루(奧運藍)'라는 말이 나돌고 있다. 쪽빛 하늘은 2022 년 동계올림픽 유치를 신청한 베이징이 오는 7월 말 개최 지 선정을 앞두고 물밑에서 스모그 퇴치 작전을 벌인 덕분 이란 관측이다. 베이징의 경쟁 도시는 카자흐스탄 알마티 뿐인데, 베이징의 실제 적수는 스모그란 분석이 많다. 한 네티즌은 "지난달부터 동계올림픽 실사단이 베이징을 수 시로 방문하고 있다"며 "최고 득표 전략은 이들에게 맑은 공기를 선물하는 것"이라고 적었다.

눈부신 - 13일 옛 중국 황제들이 하늘에 제사를 지내던 베이징의 톈탄(天壇) 위로 맑고 푸른 하늘이 펼쳐져 있다.

대기오염으로 악명 높았던 베이징은 2022년 동계올림픽 개최지 선정 투표(7월 31일)를 앞두고 지난 60여일간 미세 먼지 농도를 획기적으로 낮췄다. _신화·뉴시스 중국은 베이징뿐 아니라 주변 허베이성의 굴뚝 공장 가 동을 대부분 중단시킨 것으로 알려졌다. 또 황사를 막기 위 해 베이징시 주변에 심었던 방풍림(防風林)을 대거 잘라

내고 '바람 길'을 만든 것으로 전해졌다. 방풍림 이 공기 흐름을 막아 스모그를 악화시켰다는 지 적에 따른 조치다. 최근 베이징에는 저녁만 되면 30분 이상 비가 내렸다. 2008년 8월 베이징올림 픽 때처럼 인공 강우로 미세 먼지를 제거하고 있 다는 것이다. 중국이 인공 강풍을 일으키는 기술 까지 개발했다는 소문이 있지만 확인되지는 않 았다.

(후략)

67일째 '베이징 블루'… 서울 하늘까지 파랗게 물들이다 [베이징, 4월 10일 이후 스모그 경보 없어]-中, 스모그 퇴치 작전 벌였나동계올림픽 실사단 방문에 굴뚝 공장 가동 중단시키고 인공강우로 미세먼지 제거說

베이징의 '올림픽 블루'

자료출처 http://ikhur.blog.me/220392524855

(30)

보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라! _ 24

프롤로그 ②

먼지의 습격

런던스모그 개요

사건발생

스모그의 원인 물질

1952년 12월 5일부터 9일까지 5일간 영국의 수도 런던에서 주로 60%가 가정 난방용, 기타 공장, 발전소의 석탄 연료 사용 에 따라 발생한 CO,먼지, SO2가 지표면에 축적되어 발생한 사 건입니다.

런던은 템즈강 유역의 하천 평지로서 인구가 조밀한 도시 인데, 고기압, 무풍 및 기온 역전으로 2주간 차가운 스모그현 상이 지속되었습니다. 각 지역에서 방출한 SO2, 매연과 먼지 (TSP)가 96%의 짙은 안개 속에서 지표면에 축적되어 발생하 였습니다. (피해 당시 도시의 매연농도 4.46mg/m3, SO2농도 0.7ppm, 먼지농도 1.3mg/m3 이상이었다고 합니다.)

1952년 12월 4일 목요일 아침은 상쾌하게 시작되었습니다.

그러나 차가운 공기가 서유럽을 횡단하여 브리덴섬 근처에 닿 자 기상 변화가 시작되면서 발생 징후가 시작되었습니다. 기온 이 4°C 전후로 좋았으나, 이 차가운 바람으로 인하여 온화한 바람이 돌연 잔잔해지고 기온이 점점 떨어지는 기온 역전 현상 이 일어났죠. 기온이 떨어짐으로써 날씨가 추워지자 런던 시민 들을 난방(석탄)을 시작하였습니다.

난방으로 굴뚝에서 쏟아져 나온 연기와 아황산가스와 안개가 섞이게 되었습니다. 이 안개는 기온 역전 현상 때문에 공기가 그대로 런던 시에 정체하게 되었습니다. 안개로 인하여 수많은 사상자와 사고가 발생하였습니다.

이산화황은 생물 체내에 흡수가 되면 물에 녹아 황산이 되므로 피해를 입히게 됩니다. 따라서 황산이나 수분을 잘 흡수하여 황산으로 쉽게 변할 수 있는 무수 황산(SO3)은 이산화황과 피해나 영향은 비슷하나, 독성은 훨씬 더 강합 니다. 이산화황은 호흡 기관에 흡입이 되면 호흡기의 세포를 파괴하여 기능을 저해하므로, 호흡기 질환에 대한 저항 력을 약화시키게 됩니다.

http://blog.naver.com/nhkzubsnba /220492426733

사진출처

아황산가스의 피해 1

은밀한 살인자, 초미세먼지 _이노우에 히로요시

(31)

런던 스모그의 피해

사고후 당국의 처리 및 조치

당신 주변은 초미세먼지 투성이

연료연소, 시멘트공장, 도로 등에서 발생하여 아황산가스와 결합하여 호흡기질환을 유발합니다.

사건 발생 후 첫 3주 동안에 호흡장애와 질식 등으로 4,000여명의 시민들이 사망했고, 그 후 만성 폐질환으로 8,000 명이 추가 사망하여 총 1만 2,000명이 1주일 동안 생명을 잃게 되었습니다. 당시 사망자들은 주로 노인, 어린이, 환자 등 비교적 허약한 체질의 사람들이었으며, 모든 연령층에서 심폐성 질환이 급증하였고, 특히 45세 이상은 중증을 나타 내었습니다.

영국에서는 1953년에 비버위원회를 설립하여 대기오염의 실태와 대책을 조사하고 연구하기 시작하였으며, 1956년 에 이 위원회가 제출한 보고서를 바탕으로 대기오염 청정법이 제정되었습니다. 한편 가정 난방 연료를 점진적으로 석 탄에서 천연가스로 대체하기 시작하였습니다.

부유먼지(TSP)에 의한 피해

2

초미세먼지(PM2.5)는 고체형이 있는가 하면 액체형도 있습니다. 같은 고체형 입자물질이어도 황사 같은 무기물이 있는가 하면, 삼림 화재로 생긴 유기물도 있습니다. 물질 자체에 독성이 있는 입자도 있 으며, 무독성 입자도 있습니다.

대기 중에는 초미세먼지에 속하는 다양한 입자가 떠다닙니다. 초미세먼지는 발생 과정이나 원인(인 공·자연발생적)에 따라 분류할 수도 있지만, 크게 보면 다음의 3종류로 분류될 수 있습니다.

바로 분진(티끌), 연기, 그리고 금속 퓸(fume)입니다. 분진은 고체가 본래의 성분을 잃지 않고 잘게 부 서져 미세해진 물질입니다. 자연적으로 발생한 분진으로는 황사나 흙먼지의 입자, 화산재, 해조류의 분해물 등이 있습니다. 인공적으로는 타이어나 도로의 아스팔트가 깎이면서 발생할 수도 있습니다.

연기는 물질을 태울 때 발생하는 것으로, 목재나 석유를 태웠을 때 발생하는 탄소 성분의 초미세먼지 가 많이 들어있습니다. 차량의 배기가스나 화력발전소의 연기, 석유난로의 연기, 담배 연기 등의 인공 적인 연기와 산불이나 들불과 같은 자연적인 연기가 있습니다.

한편, 인체에 가장 나쁜 영향을 끼치는 것은 인공적으로 생긴 ‘금속 퓸’입니다. 온도의 변화로 물이 수증기가 되었다가 다시 물이 되듯, 금속 역시 온도에 따라 기체가 되기도 하는데, 이 기체 상태의 금 속이 다시 응축되어 미세 입자로 변한 물질이 ‘금속 퓸’입니다. 예를 들어 고열이 동반되는 용접 작업 도중 ‘금속 퓸’이 발생하여 폐질환을 일으키기도 합니다

참고자료

(32)

Flipped learning은 이전의 교실에서 이루어졌던 수업 학습 활동을 교실 수업과 수업 전 학습 활동으로 나누어 교실 수업의 공간적, 시간적 제한을 뛰어넘어 학습의 효과를 최대화하는 교수-학습 방법입니다. 거꾸로 수업은 이전에 이루 어지던 학생들이 교실에서 수업에 참여하고 집에서 숙제를 수행하는 학습과정의 순서와 학습내용을 바꾸는 것입니다.

즉 교실 수업에서 이루어지던 학습내용을 집에서 학습하고, 집에서 했던 숙제를 교실 수업 시간에 하는 것입니다. 교실 수업 전 학습 활동은 인터넷, 스마트폰 등의 다양한 스마트 매체를 통하여 제공됩니다. 이때 수업에서 교사의 역할은 지 식을 전달하는 것이 아니라 학생들을 도와주는 것입니다. Flipped learning에서는 교실 수업의 100% 시간을 온전히 학생들과의 상호작용에 사용하며 학습의 목적을 수업에서 학생 중심의 자기 주도적 학습을 실현하는 것에 두고 있다고 할 수 있습니다.

Flipped learning을 통해 학습자는 자신에게 필요한 맞춤형 교육을 받을 수 있고 교사는 단순한 지식을 반복 전달하 는 것이 아니라 진정한 학습 코치가 되어 학생들에게 더 긴밀하고 적절한 도움을 줄 수 있습니다.

보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라! _ 26

프롤로그 ③

Flipped Learning (거꾸로 학습)

EBS특집 다큐멘터리 아이들이 위험하다!

미세먼지의 습격_#001 https://www.youtube.com/

watch?v=SZgM8LnqiaI

https://youtu.be/

SufKBB8PKdE

- 수업 전 교사가 미리 제공한 동영상을 통해 학습한 내용을 간단히 정리해 보자.

첫 번째 동영상을 보고, 빈 칸을 채워 보세요.

두 번째 동영상을 본 후, 빈 칸을 채워보세요.

문제 ①

문제 ②

미세먼지의 크기는 얼마나 될까?

정전기 유도란?

런던 스모그 사건이란?

유전분극이란?

사이값 정리란?

미세먼지의 구성은 어떻게 되어 있을까?

미세먼지가 심각한 문제인 이유는 무엇일까?

영상자료 ①

영상자료 ②

(33)

영화 <인터스텔라> 캡쳐

생각 열기

사진 출처

사진 출처 그림 출처

http://news.naver.

com/main/read.nhn?

mode=LSD&mid=sec

&sid1=102&oid=022

&aid=0002809215 http://blog.naver.com/

tqpt57/220280170317

토요일이었던 어제, 친구들과 영화 인터스텔라를 보 았다. 먼지 때문에 빠른 속도로 황폐해져 가는 지구에 서 더 이상 사람이 살 수 없게 되자 새로운 지구를 찾아 떠나는 한 아버지의 이야기였다. 주인공의 우주여행이 상당히 흥미로웠던 영화였는데, 한 가지 우습게 느껴진 건 인류가 먼지 따위에 멸망할 수 있냐는 것이었다. 영 화는 역시 영화일 뿐이라며 친구들과 가볍게 웃어넘겼 다.

다음 날, 집에서 쉬고 있는데 갑자기 스마트폰이 요 란하게 진동하며 경고하는 듯 소리를 냈다. 황사가 재 난이었나? 대수롭지 않게 생각하는 찰나, TV에서도 서 울지역에 초미세먼지 주의보가 발령되었다며 속보 자 막이 떴다. 이게 대체 무슨 상황이지?

정말로 먼지가 재난이 될 수 있단 말이야? 문득 불안 감이 들었다. 정말로 먼지 때문에 인류가 위협을 받을 지도 모른다는 생각에 인터넷에 ‘미세먼지’를 검색해보 았다. 맙소사. 2013년도에 전세계에서 700만 명이 대기 오염으로 사망(8명 중 1명 꼴)했다는 WHO의 발표도 있었고, 서울이 런던, 파리, 도쿄와 같은 세계 주요 도시 보다 훨씬 더 심각한 수준의 대기 오염에 시달리고 있 다는 내용의 기사도 있었다. 우리나라가 중국에 이어 두 번째로 높은 대기 오염 사망 비율을 기록했다는 내 용의 기사도 충격적이었지만, 미세먼지로 인해 폐암에 걸린 8살 아이가 있다고 전하는 뉴스*를 보고는 아무 말도 할 수 없었다.

친구들은 여전히 미세먼지가 얼마나 심각한지 모르 고 있는데… 당장 우리가 살 수 있는 방법을 찾아내야 겠어! 미세먼지와의 전쟁에서 이기자!

초미세먼지로 8살 어린이 폐암 진단 ‘충격!

https://www.youtube.

com/watch?v=

EEsoyuFK1I0

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보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라! _ 28

어떤 연구기관의 조사에 따르면 지난 해 11월 현재 우리나라의 스마트폰 이용자 수는 4천 38만명에 달한다 고 합니다. 전체 인구 4천 900만명 중 83%가 스마트폰을 사용한다는 것인데, 이 수치는 전 세계 4위에 해당 하는 것입니다. 전 국민이 사용한다고 해도 무방할 스마트폰! 이 스마트폰이 스마트할 수 있는 이유는 내장된 다양한 센서들 덕분입니다. 스마트폰에 탑재된 각종 센서를 조사해보고 건물 붕괴 재난 현장에 적용할 수 있 는 방법에 대해 조사해보세요.

생각 펼치기

문제 상황 분석하기

PM10 수치가 100㎍/㎥인 때가 몇 번이나 있었을까?

활동 ①

활동 ②

위의 문제 상황을 한 줄로 간단히 정리해보세요.

미세먼지에 관한 심각성에 대해 자신의 경험 또는 언론매체를 통해 들은 이야기를 바탕으로 자유롭게 기술해 보세요.

1

2

사진출처 1시간 미세먼지 산책 = 220분 디젤 매연 https://www.youtube.com/watch?v=F-7BROBMWX8

(35)

다음 표는 초미세먼지(PM2.5)에 관한 각국의 대기환경기준이다. 상대적으로 우리나라의 대기환경기 준이 다른 선진국들에 비해 높게 형성되어있음을 알 수 있었습니다.

다음 표는 2014년 1월부터 3월까지 매일 같은 시각 서울 중구의 PM10 수치를 측정한 자료를 정리한 것입니다. 2014년 1~3월 중 24시간 평균 PM10 농도 수치*가 정확히 100㎍/㎥이었던 때는 과연 몇 번이나 있었을까요?

※24시간: 1일의 평균 농도 ※연평균: 1년간의 평균 농도

일본 (2009년 기준) 미국 (2006년 기준)

WHO (2007년 기준) (2016년 실시-1급 기준)중국

(EU, 2005년 개정 제안)유럽연합 미세먼지 (PM10)대한민국 초미세먼지 (PM2.5)대한민국

24시간 평균 24시간 평균 24시간 평균 24시간 평균 24시간 평균 24시간 평균 24시간 평균

35㎍/㎥

35㎍/㎥

25㎍/㎥

35㎍/㎥

- 15㎍/㎥

15㎍/㎥

10㎍/㎥

15㎍/㎥

25㎍/㎥

50㎍/㎥

25㎍/㎥

100㎍/㎥

50㎍/㎥

연 평균 연 평균 연 평균 연 평균 연 평균 연 평균 연 평균

기준 기간 기준 농도

일본 환경성 자료

‘입자상 물질에 관한 미국, 유럽의 동향’

http://www.airkorea.

or.kr/pastSearch 자료출처

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날짜 PM 날짜 PM 날짜 PM 날짜 PM 날짜 PM 날짜 PM (월-일) (㎍/㎥) (월-일) (㎍/㎥) (월-일) (㎍/㎥) (월-일) (㎍/㎥) (월-일) (㎍/㎥) (월-일) (㎍/㎥) 01-01 117 01-16 104 01-31 24 02-15 29 03-02 30 03-17 63 01-02 52 01-17 116 02-01 26 02-16 57 03-03 59 03-18 122 01-03 59 01-18 58 02-02 21 02-17 79 03-04 58 03-19 119 01-04 47 01-19 50 02-03 63 02-18 22 03-05 33 03-20 65 01-05 44 01-20 61 02-04 36 02-19 30 03-06 31 03-21 28 01-06 67 01-21 107 02-05 39 02-20 63 03-07 27 03-22 55 01-07 81 01-22 93 02-06 44 02-21 62 03-08 39 03-23 76 01-08 56 01-23 56 02-07 17 02-22 91 03-09 33 03-24 50 01-09 21 01-24 67 02-08 10 02-23 103 03-10 35 03-25 53 01-10 33 01-25 46 02-09 20 02-24 156 03-11 15 03-26 61 01-11 48 01-26 34 02-10 23 02-25 169 03-12 22 03-27 82 01-12 60 01-27 38 02-11 18 02-26 133 03-13 44 03-28 108 01-13 28 01-28 28 02-12 21 02-27 113 03-14 58 03-29 53 01-14 40 01-29 41 02-13 24 02-28 113 03-15 91 03-30 36 01-15 53 01-30 37 02-14 18 03-01 91 03-16 93 03-31 62

*우리나라에서 최근 주목받기 시작한 PM2.5는 2015년 1월 1일부터 측정하기 시작했다.

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보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라! _ 30 http://www.airkorea.

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PM10 수치의 변화는 연속적인가요? 혹은 그렇지 않은가요? 생각을 밝히고 그 이유를 써 보세요.

1월 15일에서 16일로 넘어가는 동안 PM10 수치가 100㎍/㎥인 시각이 있었나요? 정확히 몇 번 있었다고 말할 수 있을까요? 정확하게 자신의 의견을 표현해보세요.

3월 15일부터 16일로 넘어가는 동안 PM10 수치가 100㎍/㎥인 시각이 있었나요? 정확히 몇 번 있었다고 말할 수 있을까요? 정확하게 자신의 의견을 표현해보세요.

의 활동을 통해 알 수 있었던 수학적 사실을 모둠별로 토론하여 정리하고 발표해보세요.

에서 각각 발표한 정리들을 올바른 수학적 기호를 사용하여 한 가지로 약속해보세요. 또, 2014년 1-3월 중 24시간 평균 PM10 농도 수치가 정확히 100 나노그램/㎥ 이었던 때는 최소 몇 번 있었는지 구하고 느낀 점을 말해보세요.

1

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3

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5 1

4 3

~

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생각 다지기

미세먼지 농도를 낮출 수 있는 방법은?

활동 ③

대기 오염이란 대기에 인위적 또는 자연적으로 방출된 오염 물질이 과다하게 존재하여 인간과 생태계에 나쁜 영향을 주는 것입니다. 연일 뉴스에 등장하는 미세먼지는 최근 주목 받는 대표적인 대기 오염입니다.

다음은 우리나라의 미세먼지 예보 등급, 행동 요령입니다.

한편, 실내 공기 오염의 중요성이 매우 부각되고 있습니다. 미세먼지가 극심한 요즘, 권고사항에 따라 외 출을 자제하고 실내에만 있는데도 불구하고 미세먼지의 피해를 입을 수 있다는 것입니다.

실내 미세먼지 농도를 낮출 수 있는 방법 중 가장 간단한 것은 물걸레로 실내를 청소하는 것입니다. 특히 분무기로 천장을 향해 물을 뿌린 뒤 5~10분간 기다렸다가 물걸레로 청소하면 훨씬 효과가 좋다는 것이 알 려져 있습니다.

사진출처

MBC 뉴스플러스140219 밀폐된부엌

'요리초미세먼지' 스모그보다 위험 https://www.youtube.

com/watch?v=_

MCASeOYuqI&feature=youtu.be

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보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라! _ 32

▲ 휴대용 미세먼지 측정기 SK텔레콤 www.sktelecom.com

미세먼지 농도 측정 실험

실내 미세먼지 농도를 낮추는 방법

1

2

휴대용 미세먼지 측정기로 교실의 미세먼지 농도를 측정해보세요.

이번에는 교실에서 분무기로 천장을 향해 물을 뿌린 뒤 5~10분간 기다렸다가 물걸레로 청소해보 세요. 미세먼지 농도 수치가 어떻게 변했을까요? 왜 이런 결과가 일어났을지 그 과학적 원인을 조 사해보세요.

실내 미세먼지 농도를 낮추기 위한 다른 방법을 조사해본 뒤, 실제로 시행한 후 실내 미세먼지 농도 변화를 측정하여 보고서를 작성해보세요!

사진출처 1

2 3

4 5

어떤 장소를 선정하여 미세먼지 농도를 측정하여 초기 수치를 기록한다.

각 모둠별로 선택한 방법으로 미세먼지 농도를 줄인다.

해당 장소의 미세먼지 농도를 측정하여 수치를 기록하고, 변 화량을 구한다.

첫 번째 방법을 개선하여 두 번째 방법을 시행한다.

마지막으로 미세먼지 농도를 측정하여 수치를 기록하고, 변화 량을 구한다.

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활동지 보고서 작성하기

미세먼지 농도 줄이기 대작전 보고서

모둠명

1차 시행 미세먼지 농도를

낮추기 위해 선택한 방식/시간

2차 시행 미세먼지 농도를 더욱 낮추기 위해 바꾼 방식/시간

측정수치

측정수치 개선방안 및

느낀 점

수치 변화량 :

수치 변화량 : 시행 전

시행 전

시행 후

시행 후

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보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라! _ 34

활동지 4. 미세먼지 행동요령 노래와 랩으로 표현해보기

제목 :

1 (마디) 2

3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16

모둠명 :

모둠별로 미세먼지 예보등급과 행동요령을 주제로 한 음악을 만들어보세요!

1 문제 상황에 대한 해결 과제가 매우 타당하다.

2 문제 상황에 대한 해결 과제가 어느 정도 타당하다.

3 문제 상황에 대한 해결 과제의 타당성이 부족하다.

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평가

자기 평가와 동료 평가

보 상

활동의 전 과정에 걸쳐 체크리스트로 평가합니다.

교사와 학생들의 평가 점수를 합산하여 상위 팀(또는 개인)을 선정 한 후 상장 또는 상품이 제공됩니다.

( )평가대상

평가대상 평가항목

문제상황분석하기

PM10 수치 가 100㎍/㎥

인 때가 몇번 이나 있었을

까?

미세먼지 농도를 낮출 수 있는 방법

은?

미세먼지 행동요령을 노래와 랩으 로 표현해보

자!

정의적 태도

총 합 ( )점 문제 상황을 올바르게 파악하여 정리하였는가?

각 질문에 대한 답을 정확하게 서술하였는가?

미세먼지 농도를 낮출 수 있는 방법이 적합한가?

미세먼지 농도를 낮추는 방법에 대한 보고서를 꼼꼼하게 작성 하였는가?

가사의 내용에 유용한 정보들이 잘 담겨있는가?

노래와 랩이 참신하고 듣기 좋은가?

모든 활동에서 모둠원들을 배려하며 협업을 잘 진행하는가?

모든 활동에서 다른 학생에 대한 발표를 경청하고, 질문을 하 면서 적극적으로 수업에 임하였는가?

우수3 2

보통 1

미흡

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보이지 않는 적, 미세먼지를 검거하라! _ 36

진로탐색을 위한 직업소개

대기환경기술자

필요한 적성과 능력은?

앞으로 직업 전망은 어떤가요?

대기환경기술자가 되려면?

대기환경기술자는 대기오염상태를 측정하고 대기오염의 방지 및 개선에 대한 방법을 연구하고, 대기오염 방지시설을 설계, 개발하는 일을 담당합니다. 대기오염측정 및 분석도구를 사용하여 지역의 대기오염상태 를 측정ㆍ분석하고, 대기오염물질을 제거하거나 대기오염을 최소화할 수 있는 방법에 대해 연구하고 실험합 니다. 또, 대기오염을 최소화하거나 제거할 수 있는 오염방지시설이나 장치 등에 대해 연구ㆍ설계하여 대기 오염방지대책을 제시하기도 하며, 방지시설의 타당성검토·시공감리·운전상의 문제점 등을 점검·조치합니다.

환경통제 또는 환경보호 분야를 전문으로 연구·개발하기도 합니다.

기본적으로 수학, 물리, 화학 등 자연과학 교과목에 대한 흥미와 소질이 있어야 하며, 대기공학 관련 분야 에 대한 전문지식이 요구됩니다. 문제해결을 위해 창의적이고 논리적으로 사고할 수 있는 능력이 필요하며, 실험실에서 장시간 실험하고 분석하는 일이 많으므로 꼼꼼한 관찰력, 세심함, 끈기 등이 요구됩니다. 그리고 대기 환경문제를 해결하여 사회에 이바지한다는 소명감을 가지고 있어야 합니다. 탐구형과 관습형의 흥미를 가진 사람에게 적합하며, 신뢰, 분석적 사고, 꼼꼼함 등의 성격을 가진 사람들에게 유리합니다.

청정연료 사용지역의 확대, 지하생활공간 공기질의 관리, 시도지사 대기오염 상시측정 의무화 등 앞으로 대기오염에 대한 정부의 관리정책이 강화될 것으로 예상되고 있어 대기환경기술자가 포함된 환경공학기술 자에 대한 일자리전망 수준이 대폭 증가할 것으로 보입니다. 자원을 효율적ㆍ환경 친화적으로 이용하기 위 해서 대기환경기술자가 포함된 환경공학기술자는 관련 분야에 대한 끊임없는 연구를 해야 하기 때문에 자기 개발가능성 수준이 높아 발전가능성이 높게 평가됩니다. 대기환경기술자가 포함된 환경공학기술자는 높은 수준의 전문지식을 갖추어야 할 뿐만 아니라 업무를 통한 사회봉사 기여도 수준과 소명의식 수준도 점차 높 아지고 있기 때문에 직업전문성이 높게 평가됩니다.

대기환경기술자가 되기 위해서는 대학교의 대기과학 관련 학과를 졸업해야 하며, 연구소나 업체에 따라서 는 석사 이상의 학위를 요구하기도 합니다. 한편, 관련 국가자격증으로 대기관리기술사, 대기환경기사(산업 기사)가 있습니다.

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내용출처 한국직업능력개발원 진로ㆍ직업정보센터

참조

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